第三章点火系统

1、第一节点火系统的种类与工作原理 第二节点火系统的组成及构件 第三节点火系统电路实例 第四节点火系统的使用与检修 第五节点火系统的故障维修案例 第一节点火系统的种类与工作原理第一节点火系统的种类与工作原理 传统点火系统 电子点火系统 微机控制点火系统 点火系按照初级电路的控制方式来分可分为：传统点火系、电子点火系、微机控制点火系三种。 传统点火系由电源、点火线圈、分电器、点火开关等组成，如图所示。 分电器主要包括断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分。 断电器由触点和凸轮组成，其作用是接通和断开初级电路。 配电器（分电器）由分电器盖和分火头组成。 断电器凸轮和分火头装在同一轴上，一般由发动机

2、配气机构凸轮轴上的斜齿轮驱动，四冲程发动机转速与分电器转速比为2 ：1，即曲轴每转两圈分电器转一圈。 电容器与断电器触点并联，用来减小触点间的火花，延长触点的使用寿命，提高次级电压。 点火提前机构由离心点火提前机构和真空点火提前机构组成，用来随发动机转速和负荷变化，自动调节点火提前角。 电磁感应式电子点火系统主要由磁感应式信号发生器、点火电子组件、分电器、火花塞、点火线圈等组成，电路原理如图所示。 信号转子由分电器轴带动，随着分电器的旋转，信号转子转动，它的凸起与信号线圈之间的间隙不断变化，随之通过的信号线圈的磁通量发生变化。霍尔效应是由美国物理学家霍尔发现的，霍尔效应的原理如图所示。当电流通

3、过放在磁场中的半导体基片（即霍尔元件），且电流方向与磁场方向垂直时，在同时垂直于电流与磁场的方向上，半导体基片内产生一个与电流大小和磁感应强度成正比的电压，这个电压就称为霍尔电压UH。图a所示为带有霍尔式点火信号发生器的分电器，霍尔信号发生器位于分电器内，霍尔信号发生器的结构如图b所示,主要由触发叶轮和信号触发开关组成。触发叶轮与分火头制成一体由分电器轴带动，其叶片数与气缸数相等。信号触发开关由霍尔集成电路和带导磁板的永久磁铁组成。霍尔集成电路的外层为霍尔元件，同一基板的其他部分制成放大电路。触发叶轮的叶片在霍尔集成电路和永久磁铁之间转动。 当发动机工作时，分电器轴带动触发叶轮转动，每当触发叶

4、轮的叶片进入永久磁铁和霍尔元件之间的空隙时，原来垂直进入霍尔元件的磁力线被叶片遮住，霍尔元件的磁路被触发叶轮的叶片阻挡，因此霍尔元件不产生霍尔电压。 目前，汽车上多采用混合集成电路组成的电子点火组件。图所示为意大利SGS公司生产的L497专用点火集成电路。我国生产的桑塔纳、奥迪100、高尔夫、捷达等轿车均采用以L497为核心组成的点火电子组件。光电式信号发生器的主要组成部分是发光元件、光敏元件和遮光转子，见图。遮光转子上有与气缸数相对应的缺口，转子转动时，发光元件所发出的光线通过遮光转子的缺口可以照射到光敏元件上，当转子挡住光线时，光敏元件得不到光线的照射，这样，光线的时通时断就使光敏元件产生

5、了点火信号脉冲电压。工作原理如图所示，发动机工作时，转子由分电器轴驱动在发光二极管与光敏晶体管之间转动。当发光二极管的光线穿过狭缝时射向光敏晶体管时，光敏晶体管导通，信号电路便输出信号。分电器每运转一周，信号发生器便产生四个交变信号，输送点火控制器，控制着点火系统的正常工作。电容储能式点子点火系主要由蓄电池、直流升压器、储能电容器、晶闸管、触发器、点火线圈、分电器和火花塞等组成，点火系电火花的能量以磁场的形式储存在点火线圈中。直流升压器：由振荡器、变压器和整流器三部分组成。其作用是将电源 的12V低压直流电转变为300500V的高压直流电。储能电容：通过充电，把点火能量以电场的形式储存起来。晶

6、闸管：在触发器输出信号的作用下，导通储能电容器和初级线圈的放电回路。触发器：产生触发信号，导通晶闸管。 基本工作原理：在点火开关接通时，振荡电路便开始工作，将电源的低压直流电变成通过变压器初级绕组的低压交流电。通过变压器变压后，次级线圈便输出300500V的交流电，再经整流器后变为400V左右的直流电，此直流电便可以向储能电容充电。基本工作原理：通过初级的通断使点火线圈初级绕组的电流发生变化，同时使次级绕组感应出点火所需的高压电。发动机工作时，信号发生器不断地发出正负或高低的点火电压信号，正或高电压信号可使晶体管导通，产生初级电流；负或低电压信号可使晶体管截止，切断初级电路，使次级线圈产生高压

7、。微机控制点火系统广泛应用于电控发动机，主要有两种形式：带分电器的计算机点火系、不带分电器的直接点火系（DLI点火系统）。微机控制电子点火系主要包括与点火有关的各种传感器、电子控制单元（ECU）、点火器、点火线圈、火花塞等，如下图所示。 发动机起动时，由于转速与负荷信号都不稳定，点火时刻是在固定的曲轴转角点火，即点火提前角固定，与发动机的其他信号无关。 发动机正常工作时，ECU根据发动机的转速和负荷信号，在ECU储存器中查到这一工况下对应的基本点火提前角，即先确定基本提前点火角；然后ECU根据得到的修正信号对点火提前角进行修正，确定实际的最佳点火提前角。实际的点火提前角即为：实际点火提前角=初

8、始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角。 为了保证在不同的转速和蓄电池供电电压时都具有相同的初级绕组断电电流（点火能量恒定），为了防止初级电流过大烧坏点火线圈，在点火控制电路中，必须控制一个最佳通电时间，保证在任何转速下初级电流都能达到规定值7A。这样既能改善点火性能，又能防止初级电流过大而烧坏点火线圈。火花塞点火后,在火焰还没有到达之前,其余混合气末被引燃就自行发火,这种燃烧就是爆燃,也就是爆震。有爆燃时，则逐渐减小点火提前角（推迟点火），直到爆燃消失为止。 无爆燃时，则逐渐增大点火提前角（提前点火），当再次出现爆燃时，ECU又开始逐渐减小点火提前角。爆燃控制过程就是对点火提前角进行反

9、复调整的过程，如图所示。 爆燃传感器安装在气缸体上，其原理是利用压电晶体的压电效应，把爆燃时传到气缸体上的机械振动转换成电压信号，输入ECU，ECU把爆燃传感器输出的信号进行滤波处理并判断有无爆燃及爆燃的强度。爆燃强，推迟点火的角度大；爆燃弱，推迟点火的角度小。每次调整都以一固定的角度递减，直到爆燃消失为止。而后又以一固定的角度提前，当发动机再次出现爆燃时ECU又使点火提前角再次推迟，调整过程如此反复。在该点火系中，曲轴位置传感器/（TDC/CKPCYP）、点火线圈、点火控制器都在分电器下，与分电器合为一体。无分电器式点火系统的配电方式主要有三种：单独点火方式、双缸同时点火方式、二极管配电点火

10、方式。单独点火是指一个火花塞配一只点火线圈，如图所示，并且将点火线圈直接安装在火花塞顶上，这样不仅取消了分电器，而且也不用高压线，因此，彻底消除了分电器和高压线所带来的缺陷，点火性能最好，但结构和点或控制系统复杂。双缸同时点火是指一只点火线圈同时为两个气缸点火。这种方式要求一只点火线圈同时为两个火花塞点火，同时点火的两个气缸工作相位相差360曲轴转角，这样当一缸接近压缩行程上止点时，另一缸必然在接近排气行程上止点，若此时点火，两个气缸的火花塞将同时跳火。因此，实际在压缩行程气缸火花塞的点火电压要远高于排气行程气缸的火花塞电压。如图所示，其点火线圈有两个初级绕组和一个次级绕组，次级绕组有两个输出

11、端，在通往四个火花塞的高压电路中串联4个高压二极管。两个初级绕组通电时电流方向相反，在次级绕组中产生的高压电动势方向也相反。无分电器点火系统的工作原理与前述的点火系统的工作原理基本相同，都是利用各种传感器产生的各类信号，通过微机的运算对点火线圈的初级绕组进行控制，使点火线圈的次级绕组产生高压电动势，所不同的是前述的电子点火系用一个点火线圈，而无分电器点火系统则采用多个点火线圈，因此无分电器点火系统就要对需要进行点火的气缸进行识别，控制需要点火气缸的点火线圈通断，产生高压电。为此，无分电器的点火系统除了需要前述点火系统所需的发动机转速、负荷、水温、进气温度、起动、怠速等信号外，还需要有气缸的识别

12、信号。 气缸识别信号可采用曲轴位置传感器或凸轮轴位置传感器信号，通过微机运算后得出，再将气缸识别信号送到点火器，点火器中的气缸判断电路收到气缸识别信号后，确定哪一个气缸的点火线圈需要点火。第二节点火系统的组成及构件第二节点火系统的组成及构件 电子点火系的组成 电子点火系的主要构件 微机控制电子点火系的主要构件 电子点火系主要由电源、点火线圈、分电器、点火控制器、火花塞、高压线、点火开关等组成。如图所示。 点火线圈主要由初级绕组、次级绕组和铁心等组成。按磁路的结构形式不同，可分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈。 在绕组与外壳之间装有导磁钢套，用来加强磁通。外壳底部有绝缘瓷杯，用来防止高压电击穿磁

13、极绕组的绝缘而向铁心和外壳放电。点火线圈的上部是胶木盖，中央突出的部分是高压线插口，高压线插口两侧的接线柱是低压接线柱。 这种点火线圈的铁心加工成日字形，铁心的内部先绕初级绕组，初级绕组的外面绕次级绕组。采用热固性树脂作为绝缘填充物，外壳以热熔型塑料注塑成形，其绝缘性，密封性匀优于开磁路点火线圈。另外，闭磁路点火线圈的结构紧凑，体积小，可以直接安装在分电器中，省去了点火线圈到分电器的高压线。 分电器由配电器、信号发生器和机械式点火提前角调节机构等组成，图所示为霍尔式分电器结构图。 配电器由分电器盖和分火头组成，其作用是按发动机点火顺序，将高压电分配到各缸火花塞上。分火头插装在分电器轴的顶端，和

14、信号发生器转子一起旋转，其上有金属导电片。分电器盖的中间有高压线插孔，其内装有带弹簧的炭柱，炭柱压在分火头的导电片上。分电器盖的外围有与发动机气缸数相等的旁电极插孔，以安装分高压线。 常用的信号发生器有三种类型，分别是电磁感应式、霍尔式及光电式。 为了保证发动机在任何工况下都能实现在最佳点火时刻点燃混合气，在分电器内设置了机械式点火提前角调节机构，即离心式调节器和真空式调节器。 离心式调节器的作用是在发动机转速升高时，自动增大点火提前角，其结构如图所示。当发动机转速升高，重块的离心力增大时，离心力使重块克服弹簧拉力绕柱销转动一个角度，重块上的销钉推动拨板，使信号发生器的转子沿旋转方向相对于分电

15、器转过一个角度，实现提前点火，即转速升高时，点火提前角增大。 真空式调节器的作用是在发动机负荷增大时，自动减小点火提前角，其结构如图所示。发动机负荷小时，节气门开度也小，节气门下方及管道的真空度增大，真空吸力吸引膜片向右弯曲，通过拉杆拉动活动板（信号发生器的信号线圈位于活动板上）逆着分电器轴旋转的方向相对转子转动一个角度，实现提前点火，即点火提前角增大，如图所示；反之，当负荷增大时，点火提前角减小，如图所示。 点火控制器的作用是控制点火系初级电路的导通与截止，内部为集成电路，全密封结构，图所示为桑塔纳轿车的点火控制器。 火花塞的构造如图所示。中心电极用镍铬合金制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能

16、，中心电极做成两段，中间加有导电玻璃，由于导电玻璃和瓷绝缘体的膨胀系数相近，因此，导电玻璃主要是起密封作用。火花塞间隙多为1.01.2mm。 在微机控制电子点火系中，点火线圈、火花塞与电子点系中的组件相同，在此不再介绍，下面主要对传感器、电子控制器及点火器做介绍。 该传感器可将发动机曲轴转过的角度变换为电信号输入微机，微机通过这个信号计算出曲轴转过的角度，也可以通过此信号计算出曲轴的转速，如图所法。 对于D形电控燃油喷射系统的发动机，此传感器用来检测发动机的负荷，并将其转换为电信号输入微机，微机以此作为确定点火提前角的基本信号，实物如图所示。 在L形电控燃油喷射系统中，空气流量传感器用来测量进

17、入气缸的空气量，作为发动机的负荷信号，同时也作为点火提前的基本信号，实物如图所示。 此传感器用来测量发动机的进气温度，微机可根据此信号对点火提前角进行修正，实物如图所示。 该传感器将冷却液温度信号送入微机，微机根据此信号对点火提前角进行修正，并控制起动和暖机期间的点火提前角，实物如图所示。进气温度传感器和冷却液温度传感器常采用热敏电阻式传感器。 此传感器将节气门的位置转变为电信号，微机通过这个信号来判定节气门所处的位置及发动机的工况，依此修正点火提角前，实物如图所示。 爆燃传感器用来检测发动机是否发生爆燃，如果发动机发生爆燃，微机将自动减小点火提前角。常见的爆燃传感器有两种，即一种是磁致伸缩式

18、爆燃传感器，另一种是压电式爆燃传感器。磁致伸缩式爆燃传感器的外形与结构如图a所示。压电式爆燃传感器的结构如图b所示。 电子控制器本身就是一台微机，它是微机点火系统的核心，在点火系统工作时，接受前述各种传感器传来的信号，按照特定的程序进行判断、运算后，给点火器输出最佳点火提前角和点火初级电路导通时间的控制信号，实物如图所示。点火器是微机点火控制系统的功率输出级，它按电子控制器输出的指令工作，并对点火信号进行放大，驱动点火线圈工作。各种发动机的点火器的内部结构也不一样，有的只有大功率三极管，单纯起开关作用。有的除起开关作用外，还有电流控制、闭合角控制、判别缸位、点火监视等功能。有的发动机不单设点火

19、器，将大功率三极管组合在电子控制器中，由电子控制器直接控制点火线圈中的初级电流的通断。第三节点火系统电路实例第三节点火系统电路实例 神龙富康轿车电子点火系 奥迪型轿车五缸涡轮增压发动机点火系 丰田-型发动机无分电器点火系切诺基吉普车电子点火系 装有磁感应式信号发生器的分电器 微机点火系统，点火控制器和电子控制单元ECU集成在一起，通过传感器传来的信号，控制点火提前角，闭合角和点火参数。日本丰田汽车公司的I G-GZEU型发动机采用无分电器的点火系统，采用双缸同时点火方式，其组成和电路原理如图所示。 切诺基吉普车采用磁感应式电子点火系，其基本组成见图a，主要包括装有磁感应信号发生器的分电器、点火

20、线圈、点火器、火花塞、点火开关、起动继电器等，其电路如图b所示。第四节点火系统的使用与检修第四节点火系统的使用与检修 电子点火系的使用注意事项点火系的故障与排除电子点火系的故障诊断流程微机控制点火系故障诊断流程点火系主要构件的检修点火正时的检测与调整用示波器检测点火系统用示波器检测点火系的故障（1）安装时，接线必须正确、牢固，电源的极性务必不能接错，否则极易损坏点火器；（2）点火器必须搭铁良好，使用中应尽可能减少搭铁处接触电阻，确保电路稳定可靠地工作；（3）点火信号线应与高压线分开，避免高压线对点火系统的干扰；（4）洗车时，应尽量避免洗车水溅到点火器和分电器内；（5）发动机在运转过程中，严禁拆

21、卸蓄电池，也不可用刮火的方法试电，以免损坏点火器；（6）电子点火系的点火线圈一般都使用高能点火线圈，应尽可能避免用普通点火线圈代用；（7）高压线必须连接牢靠，如果连接不牢，容易造成系统电压过高而损坏高压系统的绝缘；（8）在判断点火系统的故障时，不要使高压电路处于开路状态，否则极易使点火器中的大功率三极管损坏；（9）当需要拆卸点火系统的连接导线或安装测试仪器时，应先关断点火开关或拆下蓄电池的负极导线；（10）点火器应安装在干燥、通风良好的部位，使用中应保持其表面清洁，以利散热。利用自诊断系统进行故障诊断的步骤如下：接通点火开关，起动发动机，使发动机预热到冷却液温度达到50以上，发动机转速达到30

22、00r/min以上，增压值达到0.1MPa以上。用手将节气门全负荷开关接通约3s。当转速表指示7000r/min时，开始调出故障码（故障灯处于接通状态）。按诊断结果排除故障，经路试证明故障全部排除后，关断点火开关清除故障码，自诊断结束。 如图所示是丰田LS400型轿车使用的IUZFE型发动机点火电路，以该电路为例，采用常规方法检验微电脑点火故障的流程如下。 用高压电按图a所示的方法进行绝缘检查，如有跳火，说明分火头绝缘不良，应予以更换；按图b所示的方法测量分火头的电阻（分火头中央导电片与尖端电极之间设有一个电阻，阻值为10.41k），如不符合要求，应更换分火头。如图所示，用嘴吸吮真空调节器上真

23、空管的插头时，调节器的拉杆应能移动，否则，说明调节器已失效，应更换。离心调节器的检查方法如图所示，一手握住分电器轴，另一手先按分火头的正常转向向前转动分火头然后放松，此时分火头应能迅速复位。如果分火头不能迅速复位，说明离心调节器失效，应更换。 检查、调整信号转子凸齿与线圈铁心之间的间隙值：可用塞尺规进行测量，如图（a）所示。该间隙的标准值一般为0.20.4mm。如不符合，调整方法如图（b）所示。检测接线电路如图所示。分别测“+”与“-”电压和“S”与“-”电压，然后与维修手册中的标准值比较，进而判断是否有故障。先检查其输入的电源是否正常。在输入电源正常的情况下，检查信号的输出电压。如果信号输出

24、电压能在01V之间摆动（不同类型的信号发生器，输出的电压的幅度可能有所不同），说明信号发生器良好，否则信号发生器损坏。光电式信号发生器由于对灰尘比较敏感，所以在检查时要看看发光光源和受光器上是否受到灰尘的污染。如果有灰尘等污物，应使用酒精擦洗干净后再进行上述检查。1）观察点火线圈外壳，若绝缘盖或外壳破裂，应予更换。2）点火线圈绝缘情况试验，可用试验台上点火线圈输出的高压电进行跳火试验。绝缘不合格的，应予更换。3）用万用表测量点火线圈初级绕组和次级绕组以及附加电阻的阻值，如图所示。 4)点火线圈发火强度试验，一般使用汽车电气试验台上的三针放电器测试，试验方法参考试验台说明书。同常要求分电器转速为

25、1000r/min时，火花能跳过9mm的间隙；转速为1500r/min时，火花能跳过7mm的间隙，同时要求火花连续不间断。从发动机上拆下的火花塞先用铜丝刷清洗或用专用清洁仪清洗，如图3-65所示。着重检查以下几个地方，如图3-66所示。绝缘体是否有裂纹、破损，中心电极、侧电极是否烧损。如有损耗应更换；螺纹部分损坏超过2牙者，应更换。 火花塞电极间的检查： 首先用火花塞专用量规测量火花塞的电极间隙。其间隙一般为0.60.8mm，采用电子点火的火花塞的电极间隔可达11.2mm。如果不符合要求，应调整到标准值。 火花塞电极间隙的调整： 用钢丝式专用火花塞塞尺，小心地弯曲侧电极来调整间隙。注意不可通过

26、敲击电极来调整，如图3-67所示 。 如图3-68所示，用兆欧表测量火花塞电极间绝缘电阻值，正常应为10M以上。 为了减少对外界的无线电干扰，现代汽车的高压线一般都有一定的阻尼电阻。检查时应用万用表检查其电阻，并与标准值比较，若符合要求，则说明高压线正常；若阻值不在正常范围之内，应更换高压线，如图3-69所示。 用一只1.5V的干电池代替信号发生器，接到点火控制器信号输入端子上，正接时，点火线圈的初级绕组导通，用万用电表测量点火线圈的“-”接线柱与搭铁之间的电压，应为1到2V。将电池的极性颠倒后，再进行测量，其值应为12V。若与上诉不符，说明点火控制器有故障，应更换。 检查时，将分电器盖上的中

27、央高压线拔下，使其端部距缸体510mm的距离。打开点火开关后，对于磁感应式的信号发生器，按图所示的方法。用螺丝刀快速碰刮信号发生器的定子极爪，改变信号发生器线圈的磁通，使其产生信号脉冲，控制点火器的通断，产生点火电压。如果每次碰刮都能产生高压火花，说明点火器完好，否则应予以更换。 如图所示，接通点火开关，用万用表测量1与4端子之间的电阻为0.520.76；测2与4端子之间的电压应为12V；测3与5端子之间的电压应为1112V；测3与6端子之间的电压时，应慢慢转动分电器轴，其电压应在0.30.4V与1112V之间变化。桑塔纳轿车的电子点火器来说，也可以将分电器上信号发生器的插接器拔下，用一根电线

28、与插接器中的绿白线相连，接通点火开关进行跳火试验，如图所示。 使用正时灯检查点火正时的步骤： （1）起动发动机，预热至正常工作温度。 （2）预热后，检查怠速是否在规定的范围内。 （3）将正时灯的红色线和黑色线分别连接在蓄电池正极和负极上，信号线连接在第一缸分高压线上，如图3-74所示。 （4）使发动机在规定的转速运转，将正时灯对准规定的正时记号（如桑塔纳、奥迪等轿车对准飞轮）。若指针出现在正时记号的前方，表明点火过早；若出现在正时记号之后，则表明点火过迟。 （5）点火正时不正确时，应转动分电器的外壳进行调整。 在进行测试时，先按图3-75所示将示波器的信号线和电源线接好，打开示波器电源，调整示波器上的上下、左右旋钮，使屏幕上的光点位于屏幕的中央；然后起动发动机，使发动机的转速保持在500r/min，调整各旋钮，使各气缸直列波形显示在坐标刻度内。第五节点火系统的故障维修案例第五节点火系统的故障维修案例 丰田大霸王汽车点火系高温故障排除方法 丰田子弹头汽车冷车难起动故障排除 一辆丰田大霸王汽车，装用2TZ-FE型电喷发动机，每天开始运行1小时后，经常出现发动机功率下降、加速无力，